Лекция 9. Тема 9 Телекоммуникационные системы Классификация телекоммуникационных систем

• Название: Тема 9 Телекоммуникационные системы Классификация телекоммуникационных систем
• Дата: 05.10.2022
• Размер: 419.79 Kb.
• Имя файла: Лекция 9.docx
• Тип: Документы; #715145
• страница: 3 из 9

1.5. Методы коммутации в телекоммуникационных сетях

Система коммутации выполняет задачу распределения информационных потоков.

Известны два основных принципа коммутации:

1) непосредственное соединение (коммутация без запоминания передаваемой информации);

2) соединение с накоплением информации (коммутация с запоминанием).

Непосредственное соединение (коммутация каналов)

При коммутации каналов осуществляется физическое соединение входящих линий с исходящими линиями по соответствующему адресу (рисунок 1.11).

Достоинства метода коммутации каналов:

- возможность организации “диалога”, т.к. время задержки в передаче сообщения невелико;

- абоненты имеют возможность вести передачу сообщений после установления соединения независимо от нагрузки, поступающей от других абонентов.

- абоненты имеют возможность вести передачу сообщений после установления соединения независимо от нагрузки, поступающей от других абонентов.



Рисунок 1.11 – Коммутация каналов

Недостаток. В случае отсутствия свободных каналов в требуемом направлении вызывающий пользователь получает отказ в установлении связи, поэтому системы КК называются системами с отказами (потерями вызовов).

Потерянными вызовами называют вызовы, не закончившиеся передачей сообщения по вине коммутационной системы.

Потери оцениваются по отношению числа потерянных вызовов к общему числу поступивших и является качественным показателем обслуживания.

Р=С_пот / С_пост

где С_пот– число потерянных вызовов;

С_пост– общее число поступивших вызовов.

Установление соединения путем коммутации каналов проходит следующие фазы:

1)  направление заявки на соединение, для чего вызывающий абонент с помощью вызывного устройства посылает по абонентской линии в коммутационную систему заявку на соединение, содержащую условный адрес вызываемого абонента;

2)  организация сквозного физического канала– оборудование коммутационной системы по полученной заявке осуществляет соединение соответствующих абонентских линий, если абоненты принадлежат одной коммутационной системе, или магистральных линий между коммутационными системами, к которым принадлежат участвующие в сеансе связи абоненты. После организации сквозного канала вызывающий абонент получает из коммутационной системы сигнал установления соединения, а вызываемый абонент - сигнал вызова;

3) передача сообщений между абонентами;

4) разрушение соединения - после завершения сеанса передачи и получения от абонента сигнала отбоя аппаратура коммутационной системы разрушает установленное соединение.

Коммутация с запоминанием

В системах с накоплением информации пользователь не получает отказа в случае отсутствия свободных каналов. Его сообщение временно записывается в память УУ коммутационной станции и выдается дальше после освобождения канала, поэтому системы с накоплением называется системами с ожиданием.

Известны две разновидности коммутации с накоплением:



Рисунок 1.12 – Коммутация сообщений


1) Коммутация сообщений- в системах с накоплением информации пользователь не получает отказа в случае отсутствия свободных каналов. Его сообщение временно записывается в память УУ коммутационной станции и выдается дальше после освобождения канала, поэтому системы с накоплением называются системами с ожиданием (рисунок 1.12). Данный метод нашел применение на телеграфной сети общего пользования.

 

2) Коммутация пакетов– исходящее сообщение делится на «пакеты», каждый из которых содержит часть полезной информации и заголовок (рисунок 1.13). Заголовок первого пакета содержит характеристику сообщения: адреса исходящего, входящего пунктов, количество пакетов в сообщении и другое. В остальных пакетах в заголовок может включатся идентификатор, определяющий принадлежность пакета к сообщению, порядковый номер пакета.



Рисунок 1.13 – Коммутация пакетов

Существуют два способа доставки сообщений:

·        дейтаграммный (датаграммный), при котором пакеты движутся по сети независимо друг от друга любыми свободными маршрутами;

·          виртуальное соединение, при котором передача сообщений идет в виде последовательности связанных в цепочки пакетов через память управляющих устройств центров коммутации пакетов (ЦКП), функции которых могут выполнять современные цифровые системы коммутации (ЦСК). Данный способ позволяет соединить достоинство метода коммутации каналов (передачу сообщений в естественной последовательности) и достоинство метода коммутации пакетов (высокую скорость передачи сообщений).

Для коммутации сообщений характерны следующие фазы установления соединения:

1)       направление заявки на соединение – вызывающий абонент передает в ЦКС сообщение вместе с условным адресом вызываемого абонента;

2)       запоминание сообщения – в ЦКС сообщение запоминается, а и по адресу определяется канал передачи;

3)       передача сообщения.

Если канал к соседнему ЦКС свободен, то сообщение немедленно туда передается, где повторяется та же операция. Если канал к соседнему ЦКС занят, то сообщение хранится в памяти до освобождения канала.

Сообщения устанавливаются в очередь по направлениям передачи с учетом категории срочности.

Для коммутации пакетов присущи следующие фазы установления соединения:

1) Направление заявки на соединение – вызывающий абонент передает в ЦКП сообщение вместе с условным адресом вызываемого абонента.

2)  Представление сообщения в виде пакетов. Если разбиение на пакеты происходит в ЦКП, то дальнейшая передача пакетов осуществляется по мере их формирования, не дожидаясь окончания приема в ЦКП всего сообщения.

3)  Передача пакетов. Если канал к соседнему ЦКП свободен, то пакет немедленно передается на соседний ЦКП, где повторяется та же операция. Если канал к соседнему ЦКП занят, то пакет определенное  время может храниться в памяти УК до освобождения канала.

В таблице 1.2 приведены для сравнения характеристики сетей с различными методами коммутации.

Таблица 1.2 – Сравнительная характеристика сетей с различными методами коммутации

Коммутация каналов	Коммутация сообщений	Коммутация пакетов
Реализуется на базе временного прямого электрического соединения	Отсутствует прямое электрическое соединение	Отсутствует прямое электрическое соединение
Отсутствует накопление сообщений	Сообщение накапливается во внешнем запоминающем устройстве	Накапливаются небольшие части сообщений в оперативном запоминающем устройстве
Возможен обмен в реальном времени, возможен диалог	Диалог невозможен	Диалог возможен
Тракт организуется на время длительности одного соединения	Тракт устанавливается для каждого сообщения между соседними ЦКС	Тракт устанавливается для каждого пакета или на время сеанса
Основная задержка - при установлении соединения	Основная задержка - при передаче	Небольшие задержки при установлении соединения и передаче
Сеть работает как система с отказами	Сеть работает как система с ожиданием	Сеть работает как система с ожиданием и отказами
При перегрузке имеют место отказы	При перегрузке возрастают задержки в доставке	При перегрузке возрастают задержки в доставке, но они существенно меньше, чем в сетях с КС. Также возникают и отказы, но вероятность их на порядок меньше, чем в сети с КК
Защита сообщений выполняется пользователем	Основные функции защиты реализуются в сети	Основные функции защиты реализуются в сети
Невозможны преобразования скоростей, кодов, форматов	Возможны преобразования скоростей, кодов, форматов	Возможны преобразо­вания скоростей, кодов, форматов
Экономичная сеть при низких объемах нагрузки	Экономичная сеть при больших объемах нагрузки	Экономичная сеть при больших объемах нагрузки

2. Общие принципы построения телефонных сетей

2.1. Общегосударственная система автоматической телефонной связи

Общегосударственная система автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС) предназначена для удовлетворения  населения и предприятий в передаче сообщений пользователей как в пределах страны, так и выход на международную телефонную сеть [26]. Схема построения ОГСТфС показана на рисунке 2.1 [1]



Рисунок 2.1 – Структурная схема ОГСТфС

ОГСТфС предоставляет два вида услуг:

1)  услуги доставки (передачи) информации – передача речевых, факсимильных сообщений, электронной почты, передача данных;

2)  специальные услуги - информационно-справочные, заказные, дополнительные.

Специальные услуги предоставляют службы сервиса автоматически или с помощью оператора. К службам сервиса относятся:

·     справочная местной телефонной сети;

·     справочная точного времени;

·     заказная междугородной телефонной сети (принимает заказы на междугородные и международные разговоры);

·     справочная междугородной и международной сети;

·     заказная ремонта местной телефонной сети.

Дополнительные услуги (дополнительные виды обслуживания ДВО)  могут предоставляться общесетевыми службами или коммутационной системой, куда подключена линия абонента. К ДВО относятся следующие услуги:

·     сокращенный набор номера;

·     переадресация входящего вызова на другой аппарат;

·     возможность получить справку во время разговора с одним из пользователей с возможностью возврата к прежнему собеседнику без повторного набора номера;

·     конференц-связь.
2.2 Построение городских телефонных сетей (ГТС)

2.2.1 Нерайонированная ГТС

Простейшей ГТС является нерайонированная ГТС. На такой сети устанавливается одна телефонная станция, куда включаются абонентские линии (рисунок 2.2).



Рисунок 2.2 – Нерайонированная ГТС

Нерайонированные ГТС используются в городах с небольшой емкостью и обслуживаемой территорией. Нумерация на сети может быть: ·     Четырехзначная (если емкость АТС не превышает 10000 номеров): 

В этом случае максимальная емкость сети 8000 номеров, т. к.  в качестве первой цифры номера нельзя использовать цифры 0 и 8 (0, в дальнейшем 1 – выход на узел спецслужб; 8, в дальнейшем 0 – выход на АМТС);

·     Пятизначная: 

В этом случае в городских районах с высокой плотностью абонентов устанавливаются концентраторы, которые содержат часть коммутационного оборудования цифровой АТС.

Максимальная емкость сети 80000 номеров.


2.2.3. ГТС с узлами входящих сообщений (УВС)

При большом числе районных АТС организация межстанционной связи по принципу «каждая с каждой» приводит к увеличению числа пучков соединительных линий, в которых понижается пропускная способность линий. Одним из наиболее эффективных способов повышения использования межстанционных линий является применение на ГТС коммутационных узлов для концентрации нагрузки. При увеличении емкости  свыше 50-60 тысяч номеров на ГТС используются узлы входящих сообщений (УВС).

При таком построении сети территория города делится на узловые районы. Внутри узлового района РАТС связываются по принципу «каждая с каждой». Связь между РАТС разных узловых районов осуществляется через УВС (рисунок 2.4).

Нумерация  на сети шестизначная:



Максимальная емкость сети 800000 номеров. Экономически выгодная емкость 500-600 тыс. номеров.

2.2.2. Районированная ГТС При увеличении абонентской емкости и размеров обслуживаемой территории для уменьшения затрат на линейные сооружения целесообразно строить ГТС по принципу районирования. В этом случае территория города разбивается на районы. В каждом из районов размещается районная АТС (РАТС), в которую, как правило, включаются 10000 абонентов этого района. РАТС соединяются между собой по принципу «каждая с каждой» (рисунок 2.3) Максимальная емкость сети 80000 номеров, т. к. в качестве первой цифры номера нельзя использовать цифры 0 (в дальнейшем 1) и 8 (в дальнейшем 0). Экономически выгодная емкость 50-60 тыс. номеров. При таком построении ГТС капитальные затраты на линейные сооружения сокращаются за счет существенного уменьшения протяженности абонентских линий, имеющих низкий коэффициент использования и введения соединительных линий с высоким коэффициентом использования. Рисунок 2.3 – Районированная ГТС

2.2.3. ГТС с узлами входящих сообщений (УВС)

При большом числе районных АТС организация межстанционной связи по принципу «каждая с каждой» приводит к увеличению числа пучков соединительных линий, в которых понижается пропускная способность линий. Одним из наиболее эффективных способов повышения использования межстанционных линий является применение на ГТС коммутационных узлов для концентрации нагрузки. При увеличении емкости  свыше 50-60 тысяч номеров на ГТС используются узлы входящих сообщений (УВС).

При таком построении сети территория города делится на узловые районы. Внутри узлового района РАТС связываются по принципу «каждая с каждой». Связь между РАТС разных узловых районов осуществляется через УВС (рисунок 2.4).

Нумерация  на сети шестизначная:



Максимальная емкость сети 800000 номеров. Экономически выгодная емкость 500-600 тыс. номеров.

2.2.4. ГТС с узлами исходящих (УИС) и входящих сообщений (УВС)

При емкости свыше 500-600 тыс. номеров даже при наличии на сети УВС количество пучков соединительных линий становится очень большим, а эффективность использования уменьшается. В этом случае территория города делится на узловые районы емкостью до 100 тыс. номеров каждый.  Для установления соединений между РАТС разных узловых районов в каждом узловом районе вводят коммутационные узлы исходящих сообщений УИС, в которых объединяется исходящая нагрузка станций других узловых районов, и распределяется по направлениям к УВС своего узлового района (максимально 10 УВС в узловом районе) (рисунок 2.5).

Нумерация на сети семизначная:



Максимальная емкость сети 8000000 номеров. Экономически выгодная емкость 5-6 млн. номеров.



Рисунок 2.5 – ГТС с УИС и УВС